GTMS / CTMS specialus grafito tvirtinimo elementų pritaikymas: mikro skylių giluminio apdirbimo sprendimas

GTMS specialūs grafito tvirtinimai prasiskverbia per mikroninį apdirbimą: pritaikytas sprendimas 1500 mikroskylių, tiksliai išdėstytų 0,01 ㎡

Vykdant GTMS/CTMS aukštos temperatūros sukepinimo procesą mikroelektronikos pakuotėse, specialūs grafito įrenginiai turi derinti mikronų lygmenį su aukšta šilumine varža ir stabilumu. Siekdama išspręsti briaunų smulkinimo, itin greito įrankių susidėvėjimo ir kaupiamojo mažo ploto itin didelio tankio mikroskylių tolerancijos iššūkius, „VeTek“ praleido 10 mėnesių, siekdama įveikti beveik 10 000 mikroskylių nuolatinio giluminio apdirbimo kliūtis, pritaikydama medžiagą, patikimai pjaustydama kinematiką ir atlikdama daugialypį uždarų kontūrų patikrinimą.

1. Pagrindinių duomenų momentinis vaizdas ir našumo palyginimas

1 pav. GTMS/CTMS specialios grafito tvirtinimo plokštės ir mikro skylių apdirbimo konstrukciniai komponentai

GTMS hermetiško pakavimo procese grafito tvirtinimo plokščių skylių konsistencija ir atsparumas šiluminei deformacijai tiesiogiai lemia pakuotės hermetiškumą ir gatavo produkto išeigą. Pagrindiniai proceso ir veiklos rodikliai prieš ir po VeTek komandos techninio proveržio lyginami taip:

2. Kliento fonas ir GTMS/CTMS hermetinio pakavimo taikymo scenarijai

Šio bendradarbiavimo klientas yra MTEP ir gamybos įmonė, kurios specializacija yra didelio patikimumo jutikliai ir mikroelektronikos pakavimo komponentai. Jos pagrindinėse gamybos linijose plačiai taikomi GTMS / CTMS (stiklo / keramikos ir metalo sandarinimo) sukepinimo procesai. Aukštos temperatūros sandarinimo krosnyse specialūs grafito armatūra naudojami kaip didelio tikslumo laikiklio formos, atsakingos už tikslų padėties nustatymą ir laikymą nuo šimtų iki tūkstančių smulkių metalinių kaiščių (pvz., Kovar lydinio) ir stiklo ruošinių. Kadangi viena grafito tvirtinimo plokštė šiame projekte yra mažesnė nei 0,01 kvadratinio metro, tačiau turi tiksliai sutalpinti beveik 1500 mikroskylių, visas armatūros rinkinys apima beveik 10 000 mikro skylių su itin plonomis sienelėmis tarp skylių. Sukepinus aukštoje temperatūroje 800–1000 °C temperatūroje, bet koks nedidelis skylės skersmuo, padėties nukrypimas arba grafito dulkių atsiskyrimas tiesiogiai lems metalinio kaiščio pasvirimą, stiklo izoliacijos įtrūkimus ar net visišką hermetiškumo praradimą.

3. Specialūs grafito mikroskylių apdirbimo kliūtys ir gedimo mechanizmai

Prieš įtraukdamas VeTek techninę darbo grupę, klientas susidūrė su rimtomis techninėmis kliūtimis bandomosios gamybos ir mažų partijų apdorojimo metu: Pirma, mikroskylių briaunos įskilimas ir plyšimas: grafitas yra porėta trapi medžiaga; Nepertraukiamo didelio tankio mikroskylių gręžimo metu šlyties įtempis tuo momentu, kai mikrogrąžtas patenka ir išeina, skylės žiotyse lengvai atsiranda trapios briaunos. Antra, tolerancijos poslinkis, kurį sukelia įrankio mikro nusidėvėjimas: nuolat apdorojant tūkstančius mikroskylių, smulkių grąžtų susidėvėjimas sustiprėja, todėl skylių skersmuo giliose skylėse yra nusmailėjęs, o vos kelių mikronų nuokrypis gali sugesti ir išmesti visas tvirtinimo detalių rinkinys, kuriame yra beveik 10 skylių. Trečia, šiluminio plėtimosi neatitikimas ir užterštumas dulkėmis: aukštos temperatūros įprastų grafito medžiagų CTE neatitinka metalinių kaiščių, o smulkios dulkės lengvai nusėda ir užteršia stiklo sukepinimo sąsają.

4. Kaip pasiekti mikrono lygio mikroskylių apdirbimą GTMS specialiosioms grafito tvirtinimo detalėms?

 Siekdama išspręsti 10 000 mikro skylių giluminio apdirbimo sunkumus, VeTek tyrimų ir plėtros komanda rekonstravo pjovimo kinematikos modelį ir įdiegė sistemingą procesų inžineriją:

· Įrankio kelio algoritmas ir giluminio tiekimo rekonstrukcija:Optimizuotas padavimo greitis ir segmentuotas sukimosi greitis atliekant stačiakampius eksperimentus, taikant mikrotiekio impulsinio įstūmimo strategiją, siekiant efektyviai sumažinti apdirbimo smūgio šlyties jėgą daugiau nei 45 %, visiškai pašalinant skylės žiočių įskilimo defektus.

· Mikrogrąžtai, apsaugantys nuo šukių ir drožlių šalinimo srauto lauko optimizavimas:Individualiai pritaikyti itin smulkių grūdelių deimantu dengti mikrogręžtuvai kartu su impulsine neigiamo slėgio mikroaušinimo drožlių šalinimo sistema padidino įrankio atsparumo dilimui tarnavimo laiką daugiau nei 3 kartus, užtikrindami, kad skylės skersmuo per 1500 mikroskylių vienoje plokštėje liktų mažesnis nei ±0,002 mm.

5. Didelio šilumos laidumo CTE suderintų specialių grafito tvirtinimo plokščių gamybos ir tikrinimo praktika

2 pav. Tikros specialios grafito tvirtinimo plokštės su nulinio paviršiaus atskilimo ir didelio tikslumo mikro skylių matrica detalės

· Medžiagos pritaikymo sprendimas:Griežtai parinktas didelio grynumo izostatinis specialus grafitas, pasižymintis tankia mikrostruktūra ir puikiu terminiu stabilumu aukštoje temperatūroje. Jo šiluminio plėtimosi koeficientas (CTE) labai atitinka Kovar lydinio koeficientą, žymiai sumažindamas aukštos temperatūros sukepinimo šiluminį įtempį ir mikrodulkių atsiskyrimą.

· Bendradarbiaujant atliekama patikra ir gilus valymas:Kokybės kontrolės linija pristatė papildomą „Optinio vaizdo matavimo prietaiso + visiškai automatizuoto koordinačių matavimo mašinos (CMM)“ sistemą. Optinis vaizdavimas greitai nuskaito 10 000 skylių matricos tarpus, o CMM patikrina giliųjų skylių statmenumą ir erdvinių griovelių vietas; galiausiai papildytas daugiapakopiu gradiento ultragarsiniu valymu, siekiant visiškai pašalinti likutines grafito priemaišas giliai mikro aklinose skylėse ir pasiekti puslaidininkių švarą.

6. Dažnai užduodami klausimai (DUK)

3 pav. – VeTek didelio tikslumo CNC apdirbimo centras

K: Koks yra mažiausias skylės skersmuo ir didžiausios leistinos nuokrypos, skirtos didelio tankio specialių grafito įtaisų apdirbimui mikro skylėmis?
A:VeTek turi mikroapdirbimo galimybes skylėms, kurių skersmuo mažesnis nei 0,2 mm. Skylės skersmens leistinos nuokrypos gali būti stabiliai kontroliuojamos ±0,003 mm ribose, o tikrasis apvalumas ir padėties leistinos 1500 skylių vienoje plokštėje nuokrypos siekia ±0,005 mm, visiškai atitinkančios didelio tankio kaiščio GTMS pakavimo reikalavimus.

K: Kodėl GTMS hermetiniai sukepinimo įrenginiai turi tiksliai atitikti Kovar lydinio CTE?
A:Per 800 °C–1000 °C sukepinimo ciklą, jei tvirtinimo elemento ir metalinių kaiščių CTE nesutampa, šlyties įtempis, atsirandantis dėl aušinimo susitraukimo, sukels kaiščio pasislinkimą, stiklo korpuso įtrūkimus arba sandariklio gedimą. Tikslus CTE suderinimas užtikrina sinchroninį išsiplėtimą ir susitraukimą, pagerindamas hermetišką derlių.

Kl .: Kaip ultragarsinis valymo procesas užtikrina, kad giliose mikro skylutėse neliktų grafito dulkių?
A:Mes naudojame kelių dažnių gradiento ultragarso generavimo sistemą kartu su dejonizuotu vandeniu ir specializuotomis valymo priemonėmis. Naudojant aukšto dažnio kavitacijos efektus, smulkios grafito dalelės giliai mikro skylėse ir aklinose skylėse visiškai pašalinamos, po to pučiamas labai grynas azotas ir džiovinamas vakuume, kad būtų pasiektas puslaidininkio lygio švarus siuntimas.

7. Santrauka ir techninės pagalbos paslaugos

Puslaidininkinių ir mikroelektronikos hermetinių pakuočių srityje mikronų lygmens apdirbimo tikslumas ir nešėjų termodinaminis stabilumas tiesiogiai lemia pakuotės išeigą ir įrangos panaudojimą. Remdamasis nuolatiniu didelio grynumo medžiagų kaupimu, precizišku apdirbimu ir svarbių puslaidininkių komponentų gamyba, „VeTek“ sėkmingai įveikė pramonės lygio gamybos barjerą – 1500 mikroskylių, tankiai išdėstytų 0,01㎡ plokštė, realizuojant itin patikimą masinės gamybos 10 000 skylių lygio specialių grafito šviestuvų pristatymą.

Kaip gamybos įmonė daugiausia dėmesio skyrėCVD SiC, TaC dangų, kietojo SiC ir svarbiausių puslaidininkinių medžiagų ir komponentų kūrimasVeTek nuolat teikia aukštos kokybės medžiagų sprendimus puslaidininkių gamybai, kristalų auginimui ir aukštos temperatūros procesų laukams.  Tuo pačiu metu, atsižvelgdama į hermetiškos pakuotės, sukepinimo aukštoje temperatūroje ir tikslaus padėties nustatymo reikalavimus, VeTek teikia inžinerines paslaugas, įskaitantdidelio grynumo grafito medžiagų pasirinkimas, tikslus apdirbimas ir pritaikyta gamyba. 

Jei ieškote didelio tikslumo grafito komponentų, tinkamų GTMS/CTMS hermetinio sandarinimo procesams, arba jums reikia medžiagų suderinimo, struktūrinio optimizavimo ir pavyzdžių patvirtinimo, susisiekite su „VeTek“ inžinierių komanda. Mes suteiksime jums vieno langelio techninę pagalbą nuo medžiagų parinkimo iki tikslios gamybos.

4 pav. Panoraminis VeTek specialiųjų medžiagų tyrimų ir plėtros bei tiksliosios gamybos bazės vaizdas